高频铁芯互感器是用硅钢片作为铁芯，而穿过零线的运行方式，再由计算机控制在相电流过零前后的１．５毫秒内发出高频通讯信号，并向供电开关和电能表等输出数字通讯，开关和电能表由带气隙的铁芯互感器接收，计算机又与手机联网，这样就实现了低压供电智能化运行的工作方式，同样可实现家庭报警系统、家电运行等双向通讯，不但使低压供电智能化，事故停电可以在几秒钟之内恢复供电，而且使人们生活也实现了智能化。
【技术实现步骤摘要】
高频铁芯互感器使低压供电智能化
技术介绍
低压供电网中运行开关操作信号、短路事故跳闸信号、短路事故电流值及工作电 流和电压等参数不能沿低压电路传输给计算机，而计算机也不能将开关操作信号和查询电 路运行参数信号传输给开关、电能表和其它测量仪表，目前操作开关和对电能表计量抄表 及三相电流平衡状态等参数不能与计算机联网通讯，只能由人工完成，因此低压供电仍处 于人工运行管理的落后状态。若实现低压供电智能化运行方式需要解决以下三个技术难 题。一 .低压保护电器普遍采用断路器不能远距离控制操作，仍是人工操作，另外接 通和分断短路电流寿命次数低，应将现有断路器接通分断短路电流的寿命次数提高10倍 以上，需要解决远距离计算机控制断路器操作技术难题。二 .现有断路器运行出现短路电流时由电磁继电器带动脱扣器使电路分断，而无 法测出短路电流值，不知道短路电流值就无法确定断路器电寿命还有几次，如果是极限短 路电流，电寿命只有一次，该开关不能继续运行，因此必须测出每次分断的电流值，由计算 机记录并储存电寿命次数，特别是分断短路电流值和次数都要累加到电寿命中，这样计算 机才能判定开关是否完好，这样在不检查断路器的情况下，控制断路器强送电运行，因此解 决短路电流的测量技术后才能使低压供电网实现智能化操作。三.低压供电网输送大电流、高电压，而计算机弱电通讯信号沿电路传输，不被强 电干扰，弱电信号不被损耗掉是最大的技术难题，因此只有解决好低压供电智能化通讯滤 波器，才能使弱电通讯信号顺利双向传输，实现计算机、维修电工手机、电网管理人员的联 网运行，成为真正的智能电网。为解决上述技术难题，我在1997年申请了《快速控制保护开关》专利，该专利使交 流接触器像断路器一样具备接通分断短路电流能力，2002年在正泰公司工作期间又申请了 《交流接触器的控制器》和《电流电压传感器》专利，提高了接触器的接通分断能力，使之超 过空气开关分断短路电流能力，该产品则能由计算机远距离控制。由于该产品开距大，分断 速度大，合间时冲击力大，机械寿命低，改进后，冲击力小了，但是动铁芯重而分断速度小， 电寿命很低，由于有芯片测量系统，产品成本又高，因此没能顺利进入市场。2004年我退休 后，继续研究这个课题，采用直角力矩臂连接动铁芯和动触头的结构方式，使触头开距比铁 芯开距大1倍以上，这不但提高了分断能力和电寿命，而且合闸撞击力小，大幅度提高了机 械寿命，2010年2月申请《倍比力矩交流接触器》专利技术专利。又研究出了大电流(也就是各 种短路电流)的测量方法，找到了开关采用手机芯片上网的通讯方法，于是可以与计算机 和电工手机联网，于是3月份申请《人机网双通供电器》专利技术专利。又继续研究出了低压供 电网的智能化通讯滤波器，可在电路上顺利传输计算机通讯信号，于是可以取代开关内置 入手机芯片的通讯方式，使产品成本降低，也节省运行中无线上网通讯运行的费用，只有一 台计算机即可管理一台变压器构成的供电网，计算机上网可与维修电工和供电局通讯，该 技术同时解决了电能表和家电的通讯难题。实质性
技术实现思路
低压供电网有电感、电容、电阻三类负载，容性负载对高频通讯电流有强烈的吸 收，因此不可能将高频信号电压加在火线和零线间传输。如果在电路中接入串联器件，又会 对50周波的电流产生很大损耗，因此在电路上传输高频通讯技术，目前还没有实现。强电 系统中的电流互感器接入电路时只将电线穿过铁芯而没有串联器件，只是一匝线圈的电压 非常小。而对于50千周的高频信号，当铁芯截面为1cm2时一匝可达25v电压。我们知道 供电工作电流有数百安培，如果互感器二次线圈开路铁芯会饱和，但三相电流平衡时零线 电流为零，所以将高频互感器穿过零线工作时出现的强电电流值不会很大，另外让计算机 控制高频通讯信号在零线电流过零处前后1. 5毫秒内工作，零线上出现的强电电流值会更 小，这样不会使铁芯饱和。高频电流使铁芯发热升温，但高频通讯在10毫秒可传输20个以 上的汉字，因此计算机控制每次通讯时间不超过10毫秒，铁芯温升不会超过10度。接线图如附图1所示，高频铁芯互感器穿过的零线与负载、变压器二次线圈经电 路构成闭合回路，零线成为1匝的负荷线圈，一次线圈1经电子开关管3与直流电源电容2 构成回路，计算机控制信号P加在开关管3的控制极上，电容器4和损耗电阻5，压敏电阻 6是吸收高峰电压限制电子开关管上的电压不超过680v，7是电源整流桥，成为了方波脉冲 信号发生器，开关或电能表接收信号由带气隙的铁芯互感器二次线圈8输出，由芯片编程 完成计算机发出的指令工作任务，开关或电能表实现了与计算机的通讯。同样家庭报警系 统或家电也同样可与计算机通讯。反之开关或电能表装上高频铁芯互感器构成的方波信号 发生器，由芯片编程控制即可向计算机传输通讯信号，计算机同样用带气隙的互感器9接 收到通讯信号，实现了与计算机的双向通讯。显然计算机处高频铁芯互感器穿过的零线必 须在供电变压器电路出口处，通过互感器以后的零线允许接负载，否则接在高频铁芯互感 器前端的负载接收不到通讯信号，同样计算机接收信号互感器前也不能接负载，否则该负 载也不能将信号输出给计算机。但是开关的信号发生器使用的直流电源应由开关上侧交流 电源整流，这样开关断开后才能继续供电。而开关接收的通讯信号互感器由电容10，与电路 电感和电源构成通道，开关断开后交流通道不会没回路。用户的电能表、开关及家电等工作电流零线和火线电流相等，只由负载阻抗所决 定，因此该处无法测出计算机处的零线电流的过零点，所以用户处的高频铁芯互感器产生 方波脉冲的时间不受零线电流过零点的限制，由于每户负载电流小，不会使铁芯饱和，因此 方波脉冲信号不必限定在电流过零前后通讯。计算机处的接收信号互感器必须采用带气隙 的铁芯，才不会出现因铁芯饱和而无法接收信号的现象。而用户处的接收信号互感器采用 带气隙的铁芯，是由于它能衰减高频和低频50周波的干扰信号。用户处接收信号由检测芯 片接收计算机指令并完成指令对开关控制或回传指令的通讯内容。接收信号检测芯片由用 户可设置密码，该密码同时存储在计算机中，这样相应对上密码后用户接收信号才会启动 测量通道接收信号。密码对不上的用户接收器就不会接收该密码后的信号了。当发送信号 与计算机对上密码则计算机就知道是哪个负载传递信号了，实现了一对一通讯功能。密码 由计算机确认没有与其他负载接收器的密码重复时即可相互存储成为允许通讯的新用户 了。这相当于手机卡号加入通讯入网程序相类似的功能。本专利技术高频铁芯互感器是在极短时间内工作，铁芯不会发热升温过高。低压供电 网三相电流平衡时零线电流为零，这两种物理现象是人们熟知的。另外用计算机监测零线 电流过零点前后1. 5毫秒内不会出现很大电流也是不难作到的，还有用计算机控制高频铁芯互感器在每个电流过零点工作1. 5毫米，连续工作6个过零点后要停止工作，累加工作时 间不超过10毫秒的工作方式也容易做到。另外高频信号发生器及接收高频信号的互感器 必须按上述位置安装。以上这几个独立现象或技术都是人们掌握的，但将它们综合到一起 后实现低压供电通讯智能化的思路就是创新技术了。高频铁芯互感器截面积1cm2，每匝电压25v，采用300v直流工作电压时一次线圈 为12匝本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术高频铁芯互感器一次线圈经电子开关管与直流电源接通，电子开关管由计算机控制导通和分断产生方波脉冲信号，一台变压器供电构成的独立电网的零线出口穿过高频铁芯互感器与用户负载构成回路，穿过互感器后的零线才能联接用户负载而成为互感器的仅一匝的负载线圈，计算机控制在零线过零点前后的１．５毫秒内导通和关断电子开关管产生高频方波脉冲信号，铁芯不会饱和，将信号电压叠加在电路上，用户电能表处或开关处均可穿过电源零线，安装一个带气隙的铁芯互感器，多匝二次线圈会将接收到的高频方波信号转换成隔离电压信号供检测芯片接收后按计算机指令完成通讯或控制程序，当用户负载关断时由电容器形成与电源的通道而接收通讯信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王有元，
申请(专利权)人：王有元，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。